特許 6254060 荷電粒子線装置用垂直移動ステージ及び荷電粒子線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6254060

(24)【登録日】2017年12月8日

(45)【発行日】2017年12月27日

(54)【発明の名称】荷電粒子線装置用垂直移動ステージ及び荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/20 20060101AFI20171218BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/20 D

【請求項の数】13

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-186022(P2014-186022)

(22)【出願日】2014年9月12日

(65)【公開番号】特開2016-58341(P2016-58341A)

(43)【公開日】2016年4月21日

【審査請求日】2016年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100091096

【弁理士】

【氏名又は名称】平木 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100105463

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100102576

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 敏章

(72)【発明者】

【氏名】森脇 悠介

(72)【発明者】

【氏名】寺田 光一

(72)【発明者】

【氏名】菅谷 昌和

(72)【発明者】

【氏名】小川 博紀

(72)【発明者】

【氏名】桃井 康行

(72)【発明者】

【氏名】柴田 信雄

(72)【発明者】

【氏名】橘内 浩之

(72)【発明者】

【氏名】清水 利彦

(72)【発明者】

【氏名】中川 周一

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０５９４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７７２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２５０６２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子線装置用垂直移動ステージであって、
ベーステーブルと、
試料を保持するトップテーブルと、
前記トップテーブルの下面に固定されるローラ支持部及び前記ローラ支持部に支持されるローラと、
前記トップテーブルの下面又は前記ローラ支持部に固定され、前記トップテーブルの荷重を受ける上側荷重受け部と、
前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの間に配置され、前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの水平方向の相対位置を移動させる移動部と、
前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの垂直方向の相対位置を変化させる少なくとも２つの傾斜面を有し、前記ローラが前記傾斜面を回転するカム部と、
前記移動部又は前記ベーステーブルの上面に固定され、前記トップテーブルの荷重を受ける下側荷重受け部と、を有し、
前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部とは互いが接触する接触面を有し、前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部との少なくとも一方は、高さの異なる複数の接触面を備えることを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項2】

請求項１の垂直移動ステージにおいて、
前記下側荷重受け部は前記移動部上に固定されており、
前記移動部を水平方向に移動させることにより、前記カム部と前記下側荷重受け部が水平方向に移動し、前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部とが接触することを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項3】

請求項１の垂直移動ステージにおいて、
前記少なくとも２つの傾斜面は、正方向の傾きを持つ傾斜面と負方向の傾きを持つ傾斜面とから構成され、
前記移動部を水平方向に移動させることにより、前記ローラが前記傾斜面に沿って上昇及び下降し、前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部とが接触することを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項4】

請求項１の垂直移動ステージにおいて、
前記移動部の水平方向のストロークと前記複数の接触面間の距離が一致し、前記移動部の前記ストロークの端の位置で、前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部とが接触することを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項5】

請求項１の垂直移動ステージにおいて、
前記下側荷重受け部は、前記複数の接触面として、高さの異なる複数の荷重受け部を備えることを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項6】

請求項５の垂直移動ステージにおいて、
前記下側荷重受け部は、高さの異なる複数の荷重受け部の組を２組以上含むことを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項7】

請求項２の垂直移動ステージにおいて、
前記移動部を複数備えており、前記下側荷重受け部が前記複数の移動部のそれぞれに配置されることを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項8】

請求項１の垂直移動ステージにおいて、
前記トップテーブルと前記ベーステーブルとを接続するばねをさらに備えることを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項9】

請求項１の垂直移動ステージにおいて、
前記移動部を水平方向に駆動させる駆動機構をさらに備えることを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項10】

請求項９の垂直移動ステージにおいて、
当該垂直移動ステージが、水平移動ステージ上に配置されており、
前記駆動機構は、前記移動部に接触する複数のロッドと、前記水平移動ステージとから構成され、
前記水平移動ステージが前記垂直移動ステージを水平方向に移動させることにより、前記複数のロッドの１つが前記移動部に接触し、前記移動部が水平方向に移動することを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項11】

請求項１の垂直移動ステージにおいて、
前記下側荷重受け部の接触面及び前記上側荷重受け部の接触面の少なくとも一方が半球を備えることを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項12】

請求項１の垂直移動ステージにおいて、
前記移動部の周囲を囲む伸縮可能な遮蔽機構をさらに備えることを特徴とする垂直移動ステージ。

【請求項13】

試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線光学系を含むカラムと、
水平移動ステージと垂直移動ステージとを備え、前記試料を保持するステージシステムと、
を備える荷電粒子線装置であって、
前記垂直移動ステージが、
ベーステーブルと、
試料を保持するトップテーブルと、
前記トップテーブルの下面に固定されるローラ支持部及び前記ローラ支持部に支持されるローラと、
前記トップテーブルの下面又は前記ローラ支持部に固定され、前記トップテーブルの荷重を受ける上側荷重受け部と、
前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの間に配置され、前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの水平方向の相対位置を移動させる移動部と、
前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの垂直方向の相対位置を変化させる少なくとも２つの傾斜面を有し、前記ローラが前記傾斜面を回転するカム部と、
前記移動部又は前記ベーステーブルの上面に固定され、前記トップテーブルの荷重を受ける下側荷重受け部と、を有し、
前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部とは互いが接触する接触面を有し、前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部との少なくとも一方は、高さの異なる複数の接触面を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子線装置用垂直移動ステージ及びそれを備えた荷電粒子線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＤ−ＳＥＭ等の荷電粒子線応用装置では、スループットの向上、測長精度の確保の観点から高精度かつ高剛性な試料観察用ステージが必要とされている。特に多様な測定ニーズにより垂直移動ステージ（Ｚステージ）を必要とする装置の場合、水平移動ステージ（平面ＸＹステージ）の動作性能を損なうことなく、移動時や移動後の耐振動性や姿勢精度が良好に保持される必要がある。そのため、Ｚステージに搭載される垂直移動機構には、小型軽量、高剛性、高姿勢精度であることが求められる。

【0003】

従来の垂直移動（Ｚ方向移動）方式として、クサビ機構、リンク（パンタグラフ）、並進カム機構（ドグ機構）等があり、回転及び直動駆動するアクチュエータによってＺ方向の駆動を実現している。特に、並進カム機構（ドグ機構）によるＺステージは、水平方向の力を傾斜面と回転ローラによってＺ方向の駆動力に変換し、水平面で停止させることでＺ位置を保持する構成となるため、機構の最小必要高さがストローク長分だけでよい。したがって、並進カム機構を用いることで、ステージのコンパクトな構成が実現できる。また、並進カム機構は、形状の設計自由度の高く、構成部品が少ない点などから、小型軽量なステージを構成し易く、任意の不連続点のみの位置決めを要するＺステージに適していることが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２７７２８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

並進カム機構（ドグ機構）によるＺステージでは、ローラやベアリング等の弾性部材によって、試料を保持するトップテーブルを支持するため、ステージ剛性の低下、及び、弾性部材の変形によるＺ位置精度及びＺ位置再現性の低下が発生する。

【0006】

本発明の目的は、トップテーブルの荷重が弾性部材にかからず、高剛性、高精度、高再現精度な垂直移動ステージを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する代表的な本発明の垂直移動ステージの一つでは、トップテーブルの支持が、ローラ又はベアリングではなく、剛体として扱うことのできる荷重受け部（例えばスペーサー）によって行われる。当該垂直移動ステージは、高さの異なる複数の接触面を有する荷重受け部を備え、カム部を用いて前記複数の接触面（例えばスペーサー同士が接触する面）の入れ替えを行い、垂直方向（Ｚ方向）の位置決めを行う。

【0008】

例えば、上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例をあげるならば、ベーステーブルと、試料を保持するトップテーブルと、前記トップテーブルの下面に固定されるローラ支持部及び前記ローラ支持部に支持されるローラと、前記トップテーブルの下面又は前記ローラ支持部に固定され、前記トップテーブルの荷重を受ける上側荷重受け部と、前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの間に配置され、前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの水平方向の相対位置を移動させる移動部と、前記ベーステーブルと前記トップテーブルとの垂直方向の相対位置を変化させる少なくとも２つの傾斜面を有し、前記ローラが前記傾斜面を回転するカム部と、前記移動部又は前記ベーステーブルの上面に固定され、前記トップテーブルの荷重を受ける下側荷重受け部と、を有する垂直移動ステージが提供される。当該垂直移動ステージにおいては、前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部とは互いが接触する接触面を有し、前記上側荷重受け部と前記下側荷重受け部との少なくとも一方は、高さの異なる複数の接触面を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、剛体として扱える荷重受け部によってトップテーブルを支持することで、高剛性、高精度、及び高再現精度なステージを提供することができる。

【0010】

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施例に係るＺステージの側面図である。

【図2】本発明の第１実施例に係るＺステージの側面図である。

【図3】本発明の第１実施例に係るＺステージの側面図である。

【図4】本発明の第１実施例に係るＺステージを正面図である。

【図5】本発明の第１実施例に係るＺステージのスライダテーブルの斜視図である。

【図6】本発明の第１実施例に係るＺステージを搭載した電子線応用装置の側面図である。

【図7】本発明の第２実施例に係るＺステージのスライダテーブルの斜視図である。

【図8】本発明の第２実施例に係るＺステージのトップテーブルの振動方向を示した斜視図である。

【図9】本発明の第３実施例に係るＺステージのスライダテーブルの斜視図である。

【図10】本発明の第４実施例に係るＺステージを正面図である。

【図11】本発明の第５実施例に係るＺステージを搭載した電子線応用装置の側面図である。

【図12】本発明の第５実施例に係るＺステージを搭載した電子線応用装置の真空チャンバーの上面図である。

【図13】本発明の第５実施例に係るＺステージを搭載した電子線応用装置の真空チャンバーの上面図である。

【図14】本発明の第５実施例に係るＺステージを搭載した電子線応用装置の側面図である。

【図15】本発明の第６実施例に係る並進カム機構及びスペーサの側面図である。

【図16】本発明の第７実施例に係るスペーサの側面図である。

【図17】本発明の第８実施例に係るＺステージの正面図である。

【図18】本発明の第９実施例に係るＺステージの正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。

【0013】

試料観察装置としては、荷電粒子線（例えば、電子）を試料表面で走査して、二次的に発生する電子を用いる荷電粒子線装置がある。本発明は、荷電粒子線装置全般に適用可能である。荷電粒子線装置の代表的な例として、電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）がある。以下では、一例として、測長ＳＥＭ、レビューＳＥＭなどの電子線応用装置に適用した例として説明する。

【0014】

[第１実施例]
以下、本発明の第１実施例を、図１、図２、図３、図４、図５、及び図６を用いて説明する。図６は、垂直移動ステージ（Ｚステージ）を搭載した電子線応用装置の全様を示す概略側面図である。

【0015】

図６の電子線応用装置は、試料に電子線を照射するカラム１０９と、カラム１０９に接続された真空チャンバー１０８と、真空チャンバー内に配置されたステージシステム１０６と、電子線応用装置の各種構成要素を制御する制御ユニット（図示せず）を備える。

【0016】

カラム１０９は、電子線光学系（荷電粒子線光学系）を含む。一例として、電子線光学系は、電子線を放射する電子源と、引出し電極、コンデンサレンズ、偏向電極、及び、対物レンズなどを含む。真空チャンバー１０８の内部は、図示しない排気装置によって真空排気される。なお、電子線応用装置のカラム１０９は、これ以外に他のレンズや電極、検出器を含んでもよいし、一部が上記と異なっていてもよく、電子線光学系の構成はこれに限られない。

【0017】

カラム１０９の電子線光学系の下方には、ステージシステム１０６が設置されている。ステージシステム１０６は、Ｘステージ１０２、Ｙステージ１０３、及び、Ｚステージ１０１を備える。ステージシステム１０６は、スタック型の多軸ステージシステムであり、Ｘステージ１０２が、Ｙステージ１０３の上に搭載され、Ｚステージ１０１が、Ｘステージ１０２の上に搭載されている。

【0018】

Ｘステージ１０２及びＹステージ１０３は、それぞれ、図示しないリニアモータによって駆動される。あるいは、Ｘステージ１０２及びＹステージ１０３は、電磁モータ及びボールねじ等のアクチュエータによって駆動されてもよい。

【0019】

ステージシステム１０６のＺステージ１０１上（より詳細には、Ｚステージ１０１のトップテーブル１上）には、試料ホルダ１０４が搭載される。試料ホルダ１０４は、測定対象となる試料１０５を吸着保持する。Ｘステージ１０２、Ｙステージ１０３、及びＺステージ１０１は、指定された画像取得位置に応じて、試料１０５の位置を移動させる。ステージシステム１０６は、電子線光学系で収束された電子線は試料ホルダ１０４に保持された試料１０５に照射され、カラム１０９によって測定及び測長を行うことができる。

【0020】

図１は、Ｚステージ１０１の詳細を示す側面図である。Ｚステージ１０１は、トップテーブル１と、ベーステーブル２と、トップテーブル１とベーステーブル２との間に配置されたスライダ（移動部）６とを備える。

【0021】

スライダ６は、ベーステーブル２上に接続されており、水平方向に移動するものである。スライダ６は、スライダテーブル６ａと、リニアガイド６ｂと、ガイドレール６ｃとから構成される。リニアガイド６ｂはスライダテーブル６ａと固定されている。ガイドレール６ｃは、ベーステーブル２上に固定されている。リニアガイド６ｂは、ガイドレール６ｃ上に配置される。したがって、ガイドレール６ｃ上をリニアガイド６ｂが移動することにより、スライダテーブル６ａのＸ方向の移動を許容する。また、ガイドレール６ｃ上をリニアガイド６ｂが移動することにより、スライダテーブル６ａの他方向の動き（Ｙ、Ｚ方向及び回転方向）を拘束することができる。図示したガイドは一般的なリニアガイドであるが、直線方向の運動をガイドする機構であればよく、例えばより高剛性なクロスローラガイド等でもよい。

【0022】

ベーステーブル２には、スライダ６のＸ方向の駆動機構としてアクチュエータ９が設置されている。図示したアクチュエータ９では、回転型モータとボールねじを用いることを想定しているが、直線方向に駆動可能なアクチュエータであればどのような構成であっても構わない。例えば、非磁性部品のみから構成される超音波モータは好適である。超音波モータは圧電素子の高周波振動による摩擦駆動を行うため、電磁モータとは異なり磁性を持たない。そのため、測定に用いる荷電粒子への影響を小さく構成することができる。また、ＤＣモータ、ＡＣモータ及びリニアモータ等の電磁モータを使用する場合、電磁シールドを用いた磁気遮蔽を用いるか、又は、モータを荷電粒子線から離した位置に配置する構成をとればよい。

【0023】

また、ベーステーブル２上には、Ｚガイド３が設けられている。Ｚガイド３は、Ｚガイド駆動部３ａと、Ｚガイド固定部３ｂと、ガイド機構３ｃとから構成される。Ｚガイド駆動部３ａは、例えば板状の部材であり、トップテーブル１と固定される。Ｚガイド固定部３ｂは、例えば板状の部材であり、ベーステーブル２上に固定される。Ｚガイド駆動部３ａとＺガイド固定部３ｂとの間にはガイド機構３ｃが設けられている。このガイド機構３ｃを介してＺガイド駆動部３ａが垂直方向（Ｚ方向）に移動し、トップテーブル１が上下動する。また、Ｚガイド３において、ガイド機構３ｃは、Ｚガイド駆動部３ａのＺ方向以外の自由度を拘束する。なお、Ｚガイド３は、このような構成に限定されず、スライダ６と同様にリニアガイドやクロスローラガイド等でもよい。

【0024】

上記のトップテーブル１の垂直移動機構として、スライダ６のスライダテーブル６ａの上面には、並進カム機構（カム部）４と、第１の下側スペーサ５ｂと、第２の下側スペーサ５ｃとが設けられている。ここで、第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃは、これらを繋ぐ直線が並進カム機構４の駆動方向と並行するように配置する。

【0025】

また、トップテーブル１の下面には、トップテーブル１の荷重を受ける上側スペーサ（上側荷重受け部）５ａと、カムフォロワ７とが設けられている。ここで、上側スペーサ５ａは、トップテーブル１の下面の中心の位置に固定されている。カムフォロワ７は、並進カム機構４の傾斜面に接触する。一方、上側スペーサ５ａと、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃとは、Ｙ軸方向に関して同じ位置に配置される。したがって、上側スペーサ５ａと、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃとは、互いに対向するように配置される。上側スペーサ５ａは、第１の下側スペーサ５ｂ又は第２の下側スペーサ５ｃと接触する接触面を有し、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃは、それぞれ、上側スペーサ５ａと接触する接触面を有する。この構成によれば、並進カム機構４の傾斜面をカムフォロワ７が移動することにより、上側スペーサ５ａの接触面を第１の下側スペーサ５ｂの接触面又は第２の下側スペーサ５ｃの接触面上に載せることができる。これにより、トップテーブル１が垂直方向に移動させて、垂直方向の位置決めを行うことができる。以下に垂直移動機構の詳細を説明する。

【0026】

並進カム機構４は、Ｘ軸方向に沿って、正方向の傾きを持つ傾斜面４ａと負方向の傾きを持つ傾斜面４ｂを有する。２つの傾斜面４ａ、４ｂは長さが異なる。また、傾斜面の高さは、（図１上での）左端が最少となり、傾斜面の中央からやや右の位置で最高点となる。並進カム機構４の傾斜面の傾きが、入力する水平方向（Ｘ軸方向）の力と出力する垂直方向（Ｚ軸方向）の力の比を表し、傾きが小さいほど入力する力を小さく設計できる。

【0027】

第１の下側スペーサ５ｂの高さは、第２の下側スペーサ５ｃより低く、この高さの差が垂直方向（Ｚ方向）のストローク量となる。図１のＺステージ１０１は、第１の位置（低い位置）で静止している状態であり、上側スペーサ５ａと第１の下側スペーサ５ｂが接触している。図ではスペーサ接触面の形状を正方形としているが、面での接触が可能で、かつ剛性が確保できる形状であれば、スペーサの形状は任意の形状とすることができる。なお、スペーサ間の接触面積が大きいほど剛性が確保できる。また、剛性を確保することで、低振動のＺステージ１０１を提供できる。スペーサを構成する材料は、真空で使用でき、非磁性である金属が良い。また、接触による発塵を少なくするため、上側スペーサ５ａと第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃは、同一の材料を用いるのが望ましい。

【0028】

カムフォロワ７は、円形のローラ７ａと、ローラ７ａを接続するローラホルダ（ローラ支持部）７ｂとを有する。ローラホルダ７ｂが、トップテーブル１の下面に固定されており、ローラ７ａの外周面が並進カム機構４の傾斜面に接触する。すなわち、カムフォロワ７と並進カム機構４は、Ｙ軸方向に関して同じ位置に配置される。トップテーブル１の垂直方向の移動が停止しているとき（すなわち、上側スペーサ５ａが第１の下側スペーサ５ｂ又は第２の下側スペーサ５ｃ上に載っているとき）、ローラ７ａは、並進カム機構４の傾斜面に接触していてもよいし、傾斜面と接触しないようにしてもよい。なお、トップテーブル１の停止時にローラ７ａが並進カム機構４の傾斜面に接触しない構成は、ローラ７ａの加工精度や弾性変形がステージ精度に直接影響しないため好ましい。この構成の場合、剛性や精度を得るための加工や部品コストを抑えることができる。

【0029】

図４は、Ｚステージ１０１の正面図である。トップテーブル１の下面の中心位置には上側スペーサ５ａが固定されている。また、２つのカムフォロワ７が、上側スペーサ５ａの左右に（上側スペーサ５ａを挟んで）固定されている。また、Ｚガイド３が、トップテーブル１のＹ方向の両側に設けられており、２つのＺガイド３によって垂直方向（Ｚ方向）以外の自由度を拘束する。

【0030】

２つの並進カム機構４が、スライダテーブル６ａ上に２つのカムフォロワ７と対向するように配置される。そして、カムフォロワ７は、水平方向の力を垂直方向に変換できるように、並進カム機構４の傾斜面上に配置される。例えば、並進カム機構４及びカムフォロワ７は、これらに作用するＺ軸方向の駆動力の合力の作用位置がトップテーブル１およびその付属固定物の重心Ｇ（図４参照）と一致するように、配置されることが望ましい。ここで、トップテーブル１の付属固定物とは、トップテーブル１に固定されている、例えばカムフォロワ７や、Ｚガイド駆動部３ａなどを指す。

【0031】

図５は、スライダ６のスライダテーブル６ａの斜視図である。スライダテーブル６ａのＹ方向の両側に、２つの並進カム機構４が配置されている。このように、スライダテーブル６ａのＹ方向の両側に並進カム機構４を配置することで、カムフォロワ７に作用するＺ方向駆動力の合力の作用位置がトップテーブル１及びその付属固定物の重心となるようにすることが望ましい。

【0032】

図５に示すように、２つの並進カム機構４と、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃとは、互いに干渉しないよう配置される。スライダ６の水平方向の駆動に合わせて、カムフォロワ７のローラ７ａが並進カム機構４の傾斜面を上る／下る動作と、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃとの間での上側スペーサ５ａの乗せ換え動作とが連動するように、２つの並進カム機構４と、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃを配置する。

【0033】

例えば、並進カム機構４の傾斜面の第１の接地点４ｄと第２の接地点４ｅのＸ方向距離ｄ１（すなわち、スライダ６の水平方向のストローク）と第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃの中心間のＸ方向距離ｄ２とが一致し、かつ、カムフォロワ７に作用するＺ方向駆動力の合力の作用位置をトップテーブル１及びその付属固定物の重心の位置に一致させることが望ましい。ここで、第１の接地点４ｄとは、上側スペーサ５ａと第１の下側スペーサ５ｂとが接触したときのローラ７ａと並進カム機構４の傾斜面との接地点（図１参照）である。また、第２の接地点４ｅとは、上側スペーサ５ａと第２の下側スペーサ５ｃとが接触したときのローラ７ａと並進カム機構４の傾斜面との接地点（図３参照）である。スライダ６の水平方向のストロークと第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃの間のＸ方向距離ｄ２とが一致することにより、スライダ６のストロークの端の位置で、上側スペーサ５ａが第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃのいずれかに接触し、トップテーブル１の垂直方向の駆動が停止する。以上の制約のもとで、第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃはスライダ６のスライダテーブル６ａ上に自由に配置してよい。

【0034】

次に、並進カム機構４によるスペーサ乗せ換えによる昇降動作の原理を図１、図２、及び図３を用いて説明する。本実施例では、アクチュエータ９がスライダ６を水平方向に駆動させることにより、並進カム機構４と第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃが水平方向に移動する。このとき、カムフォロワ７が並進カム機構４上を移動することにより、上側スペーサ５ａが垂直方向（Ｚ方向）に移動し、上側スペーサ５ａを、高さの異なる第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃのいずれかに接触させることができる。これにより、トップテーブル１の垂直方向の位置決めが可能となる。以下で、より詳細に説明する。

【0035】

図１は、垂直移動機構における二点位置決めの第１の位置（低い位置）での静止状態を示す。第１の位置での静止状態では、上側スペーサ５ａの接触面が下側スペーサ５ｂの接触面と接触する。Ｚガイド３により水平方向が拘束されているトップテーブル１とスライダ６との間の摩擦力によって水平方向（Ｘ軸方向）の駆動が拘束されている。アクチュエータ９に駆動力があってもトップテーブル１の自重に依存する摩擦力以下の力の範囲では、スライダ６が水平方向に駆動しない。アクチュエータ９により静止摩擦力以上の水平方向の力がスライダ６に加わった際、スライダ６が水平方向（Ｘ軸負方向）に移動を開始する。この動きにより、スライダ６のスライダテーブル６ａ上に固定された並進カム機構４の傾斜面をカムフォロワ７のローラ７ａが上り、トップテーブル１及びそれに付属する上側スペーサ５ａが上昇する。なお、この上昇と連動し、スライダ６のスライダテーブル６ａ上に固定された第１の下側スペーサ５ｂ及び第２の下側スペーサ５ｃも水平方向（Ｘ軸負方向）に移動する。

【0036】

図２は、図１の状態からスライダ６を水平方向（Ｘ軸負方向）に移動させた状態を示す。アクチュエータ９を用いてスライダ６の水平方向（Ｘ軸負方向）の移動を続けると、並進カム機構４の傾斜面の最高点４ｃで上昇動作から下降動作へ切り替わることになる。最高点４ｃを越えてスライダ６が水平方向に移動を続けると、トップテーブル１が下降する。上昇動作及び下降動作に合わせて、上側スペーサ５ａの下方に位置するスペーサが、第１の下側スペーサ５ｂから第２の下側スペーサ５ｃに切り替わる。

【0037】

図３は、図２の状態からスライダ６を水平方向（Ｘ軸負方向）に移動させ、第２の位置（高い位置）での静止状態を示す。スライダ６の水平方向（Ｘ軸負方向）の移動に伴って、第２の下側スペーサ５ｃが上側スペーサ５ａの下方に移動し、上側スペーサ５ａの接触面と第２の下側スペーサ５ｃの接触面とが接触する。その後、アクチュエータ９が止まると、トップテーブル１は上側スペーサ５ａと第２の下側スペーサ５ｃとの間の摩擦により拘束され静止する。

【0038】

以上のように、スライダ６の水平方向の移動によって、上側スペーサ５ａが、第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃとの間で載せ替えられる。第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃとの間の高さの差異が、垂直方向（Ｚ方向）の移動量となる。この構成によれば、機構部品の寸法により予め設計された任意の２点のみの位置決めを可能とする。また、上側スペーサ５ａと、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃとの接触による摩擦で、トップテーブル１の保持が可能となる。すなわち、アクチュエータ９によって、トップテーブル１を保持する必要がない。したがって、従来のように、トップテーブルの高さの保持のためにアクチュエータが必要なく、アクチュエータなどによる発熱を防止し、低発熱の垂直移動機構を提供することができる。

【0039】

上述したように本構成では、トップテーブル１が一度最高点に達してから下降を行うことで、第１の下側スペーサ５ｂから第２の下側スペーサ５ｃへの乗せ換えを実現している。そのため、要求される垂直方向（Ｚ方向）のストローク量に加えて、最高点に到達させるための数ｍｍのストロークを必要とする。トップテーブル１が最高点に達した際に試料１０５上面と対物レンズ１０９ａとが接触するおそれがある場合は、Ｘステージ１０２及びＹステージ１０３を用いて水平方向に移動させ、Ｚステージ１０１を対物レンズ１０９ａ直下から退避させてから、垂直方向の駆動を行うことが望ましい。

【0040】

本実施例によれば、ローラやベアリング等の弾性部材ではなく、剛体として扱えるスペーサによってトップテーブルを支持することができる。従来では弾性部材の変形によって位置精度及び位置再現精度が低下する課題があったが、本実施例では、スペーサをはじめとする剛体でトップテーブルを保持するため、高剛性、高精度、高再現精度なＺステージ（垂直移動ステージ）１０１を提供することができる。また、剛体であるスペーサでトップテーブルを保持するため、低振動のＺステージ（垂直移動ステージ）１０１を提供することができる。さらに、本実施例は、トップテーブル１の静止時にアクチュエータによる保持を必要としないため、アクチュエータなどによる発熱を防止し、低発熱のＺステージ１０１を提供することができる。

【0041】

また、本実施例では、高さ方向の位置決めの精度が第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃとの間の高さの差異に依存するため、位置センサ等を用いたフィードバック制御及び制御装置を必ずしも必要としない。スペーサ接触面の傾きや加工精度のばらつきによりステージ精度を十分に得られない場合は、不図示の制御器及びセンサを用いてアクチュエータ９によるスライダ６の水平方向（Ｘ方向）の位置決めを行えばよい。

【0042】

なお、上側スペーサ５ａの固定位置は、トップテーブル１の下面に限定されない。例えば、上側スペーサ５ａは、カムフォロワ７のローラホルダ（ローラ支持部）７ｂに固定されてもよい。

【0043】

また、上述の例では、スライダ６上に第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃを設けた例を説明したが、これに限定されない。例えば、異なる高さの複数の上側スペーサを設けて、１つの下側スペーサを設ける構成でもよい。また、上述の例では下側スペーサを２つの別箇の構成部品として設けたが、異なる高さの複数の接触面を有する一体的な下側スペーサを設けてもよい。したがって、上側スペーサ（上側荷重受け部）と下側スペーサ（下側荷重受け部）とは互いが接触する接触面を有し、かつ、上側スペーサと下側スペーサとの少なくとも一方が、異なる高さの複数の接触面を備えればよい。

【0044】

また、移動機構は図示のスライダ６に限定されない。移動機構は、ベーステーブル２とトップテーブル１との水平方向の相対位置を移動させる移動部であればよい。

【0045】

また、カム部は、図示の並進カム機構４に限定されない。カム部は、ベーステーブル２とトップテーブル１との垂直方向の相対位置を変化させる少なくとも２つの傾斜面を備えればよい。カム部は、ローラが前記傾斜面を回転することにより、ベーステーブル２とトップテーブル１との水平方向の相対位置が変更できるように構成されていればよい。

【0046】

また、第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃはスライダ６上ではなく、ベーステーブル２上に設けてもよい。これに合わせて、ベーステーブル２とトップテーブル１との水平方向の相対位置を移動させる移動部を設ければよい。例えば、移動部によってトップテーブル１側を移動させて、ベーステーブル２上の複数の下側スペーサへ載せ替えてもよい。

【0047】

なお、以上で説明した変形例は以下で説明する実施例にも適用可能である。

【0048】

[第２実施例]
次に図７、図８を用いて第２実施例について説明を行う。なお、図７及び図８において、第１実施例と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。

【0049】

図７は、第２実施例のスライダ６上の第１の下側スペーサ５ｂ、第２の下側スペーサ５ｃ、及び並進カム機構４の配置を示す。第１実施例と異なる構成要素は、スライダテーブル６ａ上に固定される第１の下側スペーサ５ｂ、第２の下側スペーサ５ｃ、並進カム機構４、図示しないトップテーブル１に固定されるカムフォロワ７及び上側スペーサ５ａであり、その他の構成は第１実施例と同じである。スライダテーブル６ａ上に配置される並進カム機構４及びスペーサは、配置位置及び個数によりステージシステムの性能に特徴を持たせることができる。

【0050】

図８は、トップテーブル１の振動方向を説明する図である。例えば図４で示したように、トップテーブル１を２つのＺガイド３により拘束する場合、図８のようにトップテーブル１は想定される振動方向としてＸ軸周りの回転ロールθＸ、Ｙ軸周りの回転ピッチθＹがある。振動が発生しやすい方向はトップテーブル１の形状によって決まる。例えば図８のようなトップテーブル１の形状では、トップテーブル１に固定されたＺガイド駆動部３ａの質量によりＸ軸周り方向の慣性モーメントが大きくなるため、Ｙ軸周りθＹよりＸ軸周りθＸの振動の方が発生し易い。

【0051】

図７は、トップテーブル１を２つのスペーサで支える構成を示す。図７に示すように、２組の第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃが、スライダテーブル６ａ上のＹ軸方向の両側に配置される。また、不図示のトップテーブル１の下面には、２組の第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃに対応する位置に、２つの上側スペーサ５ａが固定される。

【0052】

図７の例では、並進カム機構４は、スライダテーブル６ａの中心位置に固定される。垂直移動の駆動に用いられる不図示のカムフォロワ７は、並進カム機構４に対応する位置、すなわち、トップテーブル１の下面の中心位置に固定される。

【0053】

図７の例では、２組の第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃが、図８におけるＸ軸周りの回転ロールの方向に沿って配置される。このように、トップテーブル１をＹ軸方向両側の二点で支持することにより、図８におけるトップテーブル１のＸ軸周りの回転ロールの振動を抑制することができる。図８のトップテーブル１の構成はＸ軸周りの方が振動し易い形状となっているが、トップテーブル１の形状や構成に合わせて第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃの配置を変えてもよい。例えばトップテーブルが一方向に長い形状である場合や搭載される荷重が偏重心を持つ場合である。振動の発生し易い方向の軸に沿ってスペーサを二点配置すればよい。トップテーブル１の振動し易い方向に対して上側スペーサ５ａ、第１の下側スペーサ５ｂ、第２の下側スペーサ５ｃを配置することで、振動の小さいステージシステムを構成できる。

【0054】

[第３実施例]
次に、図９を用いて第３実施例について説明を行う。なお、図９において、第１〜第２実施例と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。

【0055】

図９は、スライダ６上の第１の下側スペーサ５ｂ、第２の下側スペーサ５ｃ、及び並進カム機構４の配置を示す。第１〜第２実施例と異なる構成要素は、スライダテーブル６ａ上に固定される第１の下側スペーサ５ｂ、第２の下側スペーサ５ｃ、並進カム機構４、図示しないトップテーブル１に固定されるカムフォロワ７及び上側スペーサ５ａであり、その他の構成は第１〜第２実施例と同じである。

【0056】

本実施例では、３組の第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃを使用する。図９に示すように、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃの３組のそれぞれの中心位置が、正三角形の頂点と一致するようスライダテーブル６ａ上に配置する。また、不図示のトップテーブル１の下面には、３組の第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃに対応する位置に、３つの上側スペーサ５ａが固定される。

【0057】

並進カム機構４は、スライダテーブル６ａの中心位置に１個配置しているが、その数と位置は、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃと干渉せず、カムフォロワ７に作用する垂直方向の駆動力の合力の作用位置がトップテーブル１の重心となるという制限のもとで、自由に配置してもよい。

【0058】

３組の第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃを正三角形の頂点と一致するようスライダテーブル６ａ上に配置することで、正三角形の頂点の位置でトップテーブル１を支持することができる。この構成によれば、図８に示したＸ軸周りの回転ロール及びＹ軸周りの回転ピッチ（ロールとピッチ）の二方向の振動を抑制する効果を得る。また、トップテーブル１を支持するための接触点の数が多くなることでステージ剛性が高くなる。三点全ての点でトップテーブル１に固定される上側スペーサ５ａと第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃが接触するためには、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃの接触面の加工精度を上げればよい。

【0059】

[第４実施例]
次に図１０を用いて第４実施例について説明する。なお、図１０において、第１〜第３実施例と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。

【0060】

図１０に示す第４実施例は、第１実施例の構成にばねを加えた構成である。本実施例では、２つの与圧ばね８が、トップテーブル１とベーステーブル２とを接続するように設けられている。２つの与圧ばね８により、上側スペーサ５ａと第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃとの接触面の摩擦力を増やし、トップテーブル１の保持力を適切に調整できる。

【0061】

図１０に示すように、２つの与圧ばね８は、トップテーブル１の下面とベーステーブル２の上面とを繋ぎ、かつ、スライダ６のＹ方向外側に左右対称になるように配置する。与圧ばね８には引っ張りばねを用いる。図示する例では２つの与圧ばね８を用いているが、３つ以上の与圧ばね８を用いてもよい。また、２つの与圧ばね８の位置を、ステージ中心のＺ軸に対して９０°回転させてスライダ６のＸ方向外側に対称となるように変更してもよい。

【0062】

第１実施例においては、スライダ６のＸ軸方向の保持を、トップテーブル１の自重に依存する上側スペーサ５ａと第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃとの間の摩擦力によって行っていた。本実施例では、トップテーブル１の自重に与圧ばね８による圧縮力を加えることで上記摩擦力を増加させ、スライダ６のＸ軸方向の保持力を強める効果を得る。この場合の適切な保持力は、Ｚステージ１０１を搭載する不図示のＸステージ及びＹステージの駆動時の加速度に依存し、加速度が高い程大きな保持力が必要となる。また、与圧ばね８によりＺ方向の必要駆動力も増加するが、与圧ばね８の強さに応じてアクチュエータ９の推力を増やせばよい。

【0063】

[第５実施例]
次に、図１１〜図１４を用いて第５実施例について説明する。なお、図１１〜図１４において、第１〜第４実施例と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。

【0064】

第５実施例は、第１実施例の構成からアクチュエータ９を除き、外部アクチュエーションに必要な上昇用ロッド１０７ａと下降用ロッド１０７ｂを加えた構成である。図１１に示すように、真空チャンバー１０８のＸ方向両側の内壁には、外部アクチュエーション用の上昇用ロッド１０７ａ及び下降用ロッド１０７ｂが設けられている。上昇用ロッド１０７ａ及び下降用ロッド１０７ｂは、スライダ６と同じ高さに配置されている。また、上昇用ロッド１０７ａ及び下降用ロッド１０７ｂは、図１２に示すように、カラム１０９直下ではなく、真空チャンバー１０８のＹ軸中心位置からＹ軸負方向にずらした位置に配置されている。したがって、Ｚステージ１０１のＺ方向駆動は、カラム１０９から退避した位置で行うことができる。

【0065】

次に、図１１〜図１４を用いて外部アクチュエーションによる駆動原理ついて説明する。図１１は、上側スペーサ５ａが第１の下側スペーサ５ｂと接触している状態を示す。Ｚステージ１０１のＺ方向駆動を行うとき、まず、Ｘステージ１０２を、Ｘステージレール１０２ａ、１０２ｂ上で移動させて、真空チャンバー１０８のＸ軸中心付近に停止させる。図１２は、Ｘステージ１０２が真空チャンバー１０８のＸ軸中心付近に停止した状態を示す。

【0066】

次に、Ｙステージ１０３を、Ｙステージレール１０３ａ、１０３ｂ上でＹ軸負方向に移動させる。そして、図１３に示すように、上昇用ロッド１０７ａと下降用ロッド１０７ｂを結ぶ直線がＸステージ１０２の中心と一致する位置で、Ｙステージ１０３を停止させる。

【0067】

次に、Ｘステージ１０２を、Ｘステージレール１０２ａ、１０２ｂ上でＸ軸正方向に移動させる。このとき、Ｘステージ１０２がＸ軸正方向に移動することで、スライダ６のスライダテーブル６ａのＸ軸方向端部が上昇用ロッド１０７ａと接触する。その後、Ｘステージ１０２のＸ軸正方向の移動を続けると、図１４に示すように、上昇用ロッド１０７ａがスライダテーブル６ａのＸ軸方向端部を押すことになり、Ｘステージ１０２に対して相対的にスライダ６が移動する。したがって、Ｘステージ１０２のＸ軸正方向の移動を続けると、カムフォロワ７のローラ７ａが並進カム機構４の傾斜面を上り、上側スペーサ５ａを第１の下側スペーサ５ｂから第２の下側スペーサ５ｃへ載せ替えることができる。

【0068】

このように、アクチュエータを用いずにスライダ６を移動させることにより、第１実施例と同様のＺ方向の駆動を行うことができる。ここで、Ｘステージ１０２の必要推力は、Ｘステージ１０２上の構造物を水平方向に駆動する力とトップテーブル１を垂直方向に駆動する力の和となる。

【0069】

また、下降動作の場合は、上昇用ロッド１０７ａのＸ軸方向逆側の真空チャンバー１０８内壁に設置された下降用ロッド１０７ｂを用いればよい。Ｘステージ１０２をＸ軸負方向に移動させることで、スライダ６のスライダテーブル６ａのＸ軸方向端部が下降用ロッド１０７ｂと接触する。Ｘステージ１０２のＸ軸負方向の移動を続けると、カムフォロワ７のローラ７ａが並進カム機構４の傾斜面を下り、上側スペーサ５ａを第２の下側スペーサ５ｃから第１の下側スペーサ５ｂへ載せ替えることができる。これにより、上昇動作と同様にＺ方向の下降動作が実現可能である。

【0070】

このように、Ｚステージ１０１の駆動機構をＸステージ１０２が担うことで、Ｚステージ１０１上に第１〜第４実施例で使用するアクチュエータを搭載する必要がなくなり、より小型軽量なステージシステムを構成することができる。また、モータ等のアクチュエータ機構及び駆動に必要な不図示の配線等の電磁ノイズによる電子線への磁場の影響を低減することができる。

【0071】

なお、上記の構成ではＸステージ１０２で外部アクチュエーションを行うが、ステージの大型化等により真空チャンバー１０８のＸ方向のスペースが足りない場合、Ｙステージ１０３を用いてＺ駆動することも可能である。この場合、図１１において、上昇用ロッド１０７ａ及び下降用ロッド１０７ｂは真空チャンバー１０８内壁のＹ方向両側に設置する構成となる。また、Ｚステージ１０１は９０°回転させた方向に設置する。すなわち、図１１とは異なり、Ｚステージ１０１のスライダ６の移動方向がＹ軸方向と一致するようにＺステージ１０１を配置すればよい。なお、この構成の場合、Ｘステージ１０２の質量分だけ駆動に必要な推力が大きくなるが、Ｙステージ１０３の推力を上げればよい。以上のように、Ｚステージ１０１の駆動装置を、水平移動ステージ（Ｘステージ１０２又はＹステージ１０３）と、上昇用ロッド１０７ａ及び下降用ロッド１０７ｂとから構成することができる。

【0072】

[第６実施例]
次に図１５を用いて第６実施例について説明する。なお、図１５において、第１〜第５実施例と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。

【0073】

第１〜第５実施例では、二点の位置決めのみのＺ駆動を限定していたが、本実施例は、三点の位置決めを可能にする構成である。図１３に示すように、スライダテーブル６ａ上に、第１の下側スペーサ５ｂと、第２の下側スペーサ５ｃと、第３の下側スペーサ５ｄとが設けられている。第１の下側スペーサ５ｂと、第２の下側スペーサ５ｃと、第３の下側スペーサ５ｄは、高さがそれぞれ異なる。また、並進カム機構４１には、右肩上がりの傾斜面と右肩下がりの傾斜面との組が交互に配置され、それぞれの組は頂点を有する。したがって、並進カム機構４１は、３つの下側スペーサ５ｂ、５ｃ、５ｄに対応するように、２つの山を形成するような傾斜面を有する。

【0074】

図１５に示すように、カムフォロワ７のローラ７ａが並進カム機構４１の傾斜面を転がりながらスライダ６が左方向に移動するのに対応して、トップテーブル１が、上昇、下降、上昇、下降の順でＺ方向の駆動を行う。本実施例では、第１の下側スペーサ５ｂと第２の下側スペーサ５ｃとの間の中間位置に第３の下側スペーサ５ｄが設置されているため、位置決め出来る高さを二点から三点に増やすことができる。それ以外の動作は、第１〜第５実施例と同じである。これは三点に限定されず、要求される高さに応じて、スライダのＸ方向の長さとストローク制限のもとで更に多段化することも可能である。

【0075】

[第７実施例]
次に図１６を用いて第７実施例について説明する。なお、図１６において、第１〜第６実施例と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。

【0076】

図１６に示すように、第１の下側スペーサ５ｂと上側スペーサ５ａとの接触面積を小さくするための構造として、第１の下側スペーサ５ｂの先端に剛体の半球５１が取付けられている。図示しない第２の下側スペーサ５ｃについても同様の構成とする。なお、本実施例において、第１の下側スペーサ５ｂ及び半球５１以外の構成は、第１〜第６実施例と同じである。

【0077】

半球５１は、図１６に示すように、第１の下側スペーサ５ｂの上面に固定される。また、第２の下側スペーサ５ｃについても同様に半球５１が固定される。この半球５１と上側スペーサ５ａの下部が接触点５２によって接触し、Ｚステージ１０１のトップテーブル１の位置決めが行われる。

【0078】

本実施例では、点または最小限の面積で上側スペーサ５ａと第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃとを接触させるために、第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃの先端部を球形状で構成する。図１における面接触するスペーサを図１６に示す小面積で接触するスペーサに置きかえることにより、Ｚ方向駆動した後の接触点が同じ点になり易くなる。したがって、面形状のスペーサでの接触面のばらつきによるＺ方向の位置のずれを小さくでき、トップテーブル１のＺ方向の位置及び姿勢の再現精度が確保される。

【0079】

なお、図１６では、第１の下側スペーサ５ｂに半球５１を取り付けているが、上側スペーサ５ａに半球を取り付けてもよいし、又は、上側スペーサ５ａと第１及び第２の下側スペーサ５ｂ、５ｃの両方に半球を取り付けてもよい。

【0080】

[第８実施例]
次に、図１７を用いて第８実施例について説明する。なお、図１７において、第１〜第７実施例と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。

【0081】

第１〜第７実施例では、スライダ６は一枚のスライダテーブル６ａで構成されていたが、本実施例では、図１７に示すように、スライダ６を２つのスライダ６１と６２に分割する。スライダ６１とスライダ６２のそれぞれには、並進カム機構４、第１の下側スペーサ５ｂ、及び第２の下側スペーサ５ｃが設けられている。本実施例において、その他の構成は第１〜第７実施例と同じである。

【0082】

本実施例では、それぞれのスライダ６１とスライダ６２を同期して駆動するため、２つの駆動機構を設ける。例えば、それぞれのスライダ６１とスライダ６２を駆動するための２つのアクチュエータ又はその他の図示しない駆動機構が搭載される。また、第５実施例のように外部機構により駆動する場合、スライダの数だけ上昇用ロッド１０７ａ、下降用ロッド１０７ｂを設ければよい。

【0083】

スライダ６を小型のスライダ６１及びスライダ６２に分割することで、スライダ６１とスライダ６２との間にスペースが確保できる。したがって、設計自由度が上がり、他機構との両立が容易となる。この場合、他機構として想定されるのはロボットアーム機構による試料搬送時に用いるリフトピン機構等である。また、ステージシステムの小型軽量化が可能となる。

【0084】

[第９実施例]
次に図１８を用いて第９実施例について説明する。なお、図１８において、第１〜第８実施例と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明を省略する。

【0085】

本実施例は、スライダ６の周囲には、上下方向に伸縮可能な遮蔽機構が配置される。例えば、図１８では、伸縮可能な遮蔽機構としてベローズ１０がスライダ６の全周囲に配置されている。Ｚ方向駆動によるトップテーブル１とベーステーブル２との間の高さの変化に対して、ベローズ１０は蛇腹の伸縮によって対応できる。ベローズ１０はスライダ６の周りを囲むように配置されているが、Ｚガイド３の外側、つまりステージ全体を囲むように配置してもよい。

【0086】

並進カム機構４とカムフォロワ７の摺動及び上側スペーサ５ａと下側スペーサ５ｂ、５ｃとの間の接触によって発塵した場合でも、ベローズ１０によって塵の拡散を遮断することができる。この遮断により試料測定への影響を与えないステージシステムを構成できる。また、ベローズ１０のように全周囲を完全に遮断する機構でなくとも、塵を外部へ出ないようにする機構ならばよい。

【0087】

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることもできる。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。

【符号の説明】

【0088】

１…トップテーブル
２…ベーステーブル
３ａ…Ｚガイド駆動部
３ｂ…Ｚガイド固定部
３ｃ…ガイド機構
３…Ｚガイド
４…並進カム機構（カム部）
５ａ…上側スペーサ（上側荷重受け部）
５ｂ…第１の下側スペーサ（下側荷重受け部）
５ｃ…第２の下側スペーサ（下側荷重受け部）
５ｄ…第３の下側スペーサ（下側荷重受け部）
５１…半球
６…スライダ（移動部）
６ａ…スライダテーブル
６ｂ…リニアガイド（水平ガイド）
６ｃ…ガイドレール
７…カムフォロワ
７ａ…ローラ
７ｂ…ローラホルダ（ローラ支持部）
８…与圧ばね
９…アクチュエータ
１０…ベローズ
１０１…Ｚステージ
１０２…Ｘステージ
１０３…Ｙステージ
１０４…試料ホルダ
１０５…試料
１０６…ステージシステム
１０７ａ…上昇用ロッド
１０７ｂ…下降用ロッド
１０８…真空チャンバー
１０９…カラム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】